JP2014031223A - 作業範囲図および作業範囲図表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業範囲を理解することが容易な作業範囲図および作業範囲図表示装置を提供する。
【解決手段】ブーム130を備えた作業機械100のブーム130が安全に移動できる作業範囲を３次元空間座標で示し、作業範囲における前方性能、後方性能、右側方性能および左側方性能の全部または一部を互いに異なる表示形式で示した作業範囲図。作業範囲が立体的に示され、前方性能、後方性能、右側方性能および左側方性能の区別ができるので、作業範囲を理解することが容易である。そのため、思い込みや勘違いによる作業計画のミスが生じにくく、手戻り作業の発生などを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業範囲図および作業範囲図表示装置に関する。さらに詳しくは、高所作業車などのブームを備えた作業機械の作業範囲図および作業範囲図表示装置に関する。

高所作業車などのブームを備えた作業機械は、転倒に対する安定性や構成部材の強度から、ブームの可動領域に、安全に作業できる範囲が規定されている。このような作業範囲を示すために作業範囲図が用いられており、この作業範囲図をもとに作業計画が立てられる。
従来の作業範囲図は、横軸が作業半径、縦軸が地上高の２次元空間座標で示される（例えば特許文献１）。また、前方／後方性能と側方性能とが一つの作業範囲図に描かれることが多い。そのため、作業範囲図を見慣れない作業者にとって、立体的な作業範囲をイメージすることが困難であり、思い込みや勘違いにより作業計画のミスが生じ、手戻り作業が発生するなどの問題がある。

特開平６−５６４００号公報

本発明は上記事情に鑑み、作業範囲を理解することが容易な作業範囲図および作業範囲図表示装置を提供することを目的とする。

第１発明の作業範囲図は、ブームを備えた作業機械のブームが安全に移動できる作業範囲を示す図であって、前記作業範囲を３次元空間座標で示したことを特徴とする。
第２発明の作業範囲図は、第１発明において、前記作業範囲における前方性能、後方性能、右側方性能および左側方性能の全部または一部を互いに異なる表示形式で示したことを特徴とする。
第３発明の作業範囲図表示装置は、第１または第２発明の作業範囲図を表示することを特徴とする。
第４発明の作業範囲図表示装置は、第３発明において、前記作業機械の作業条件が入力される作業条件入力手段と、該作業条件入力手段により入力された作業条件における作業範囲を求める作業範囲演算手段と、該作業範囲演算手段により求められた作業範囲を示す前記作業範囲図を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
第５発明の作業範囲図表示装置は、第３または第４発明において、前記作業範囲図の視野条件が入力される視野条件入力手段と、該視野条件入力手段により入力された視野条件に基づき前記作業範囲図を視野変換する視野変換手段と、該視野変換手段により視野変換された作業範囲図を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。

第１発明によれば、作業範囲が立体的に示されるので、作業範囲を理解することが容易である。そのため、思い込みや勘違いによる作業計画のミスが生じにくく、手戻り作業の発生などを防止できる。
第２発明によれば、前方性能、後方性能、右側方性能および左側方性能の区別ができ、より作業範囲を理解することが容易となる。
第３発明によれば、作業範囲が立体的に示されるので、作業範囲を理解することが容易である。そのため、思い込みや勘違いによる作業計画のミスが生じにくく、手戻り作業の発生などを防止できる。
第４発明によれば、作業条件入力手段に新たな作業条件を入力すると、作業範囲演算手段が新たな作業条件における作業範囲を求めるので、作業条件に合わせて作業範囲図が変化する。そのため、作業計画の立案が容易となり、手戻り作業の発生などを防止できる。
第５発明によれば、視野条件入力手段に新たな視野条件を入力すると、視野変換手段が新たな視野条件に基づき作業範囲図を視野変換するので、作業範囲図を回転、拡大縮小できる。そのため、作業範囲を様々な角度から確認できるので、より作業範囲を理解することが容易となる。

本発明の一実施形態に係る作業範囲図である。 本発明の一実施形態に係る作業範囲図表示装置のハードウエア構成図である。 同作業範囲図表示装置のブロック図である。 同作業範囲図表示装置の正面図である。 同作業範囲図表示装置の正面図であり、作業範囲図の回転の説明図である。 同作業範囲図表示装置に表示された作業範囲図であって、（ａ）車両の正面から見た作業範囲図、（ｂ）車両の側面から見た作業範囲図である。 同作業範囲図表示装置に表示された作業範囲図であって、車両の真上から見た作業範囲図である。 同作業範囲図表示装置に表示されたアウトリガ異張り出し状態の作業範囲図であって、（ａ）車両を斜め上から見た作業範囲図、（ｂ）車両の真上から見た作業範囲図である。 一般的な高所作業車の側面図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明に係る作業範囲図は、高所作業車やクレーン車などのブームを備えた作業機械の作業範囲を示す図である。以下では高所作業車の場合を例に説明するが、その他の作業機械についても同様である。

まず、一般的な高所作業車100の構成を図９に基づき説明する。図９において符号110は車両であり、この車両110には車両走行用の駆動源や運転室、車輪の外、作業中の安定を確保するアウトリガ111が設けられている。図示の例において、アウトリガ111は車両110の荷台の前後左右の四隅に４つ設けられている。車両110の荷台の後方には旋回台120が搭載され、油圧モータなどにより水平面内で360°旋回できるようになっている。

旋回台120にはブーム130が起伏自在に取り付けられている。ブーム130は、基端側の主ブーム131と、この主ブーム131にテレスコープ式に嵌挿された複数段の副ブーム132、133とからなる。各副ブーム132、133の伸縮動作は油圧シリンダで行われ、ブーム130の長さを変えることができる。

主ブーム131の基端部は旋回台120に枢支され、主ブーム131と旋回台120との間には油圧シリンダが取り付けられている。この油圧シリンダを伸長させるとブーム130が起立し、収縮させるとブーム130が倒伏する。

ブーム130の先端、つまり副ブーム133の先端には支柱が設けられており、この支柱に、作業員が乗ることのできる籠状のバケット150と、ウインチとジブとを備える吊り上げ装置160とがそれぞれ水平面内で旋回可能に軸支されている。

このような高所作業車100には、転倒に対する安定性や構成部材の強度から、ブーム130の可動領域に、安全に作業できる範囲（作業範囲）が規定されている。本明細書において作業範囲とはブーム130の先端が安全に移動できる範囲を意味する。

作業範囲は、アウトリガ111の張り出し幅や、バケット150への積載荷重、吊り上げ装置160の吊上荷重などの作業条件によって変化する。具体的には、アウトリガ111の張り出し幅が広いとアウトリガ111の接地位置である転倒支点が高所作業車100の重心から離れるので安定モーメントが大きくなり、積載荷重や吊上荷重が小さいと転倒モーメントが小さくなるので、高所作業車100が倒れにくくなり作業範囲が広くなる。逆に、アウトリガ111の張り出し幅が狭いと転倒支点が高所作業車100の重心に近づき安定モーメントが小さくなり、積載荷重や吊上荷重が大きい転倒モーメントが大きくなるので、高所作業車100が倒れやすくなり作業範囲が狭くなる。
なお、本明細書において作業条件とは作業範囲に影響する条件を意味する。クレーン車の場合、作業条件はアウトリガの張り出し幅や、吊上荷重などである。

一般に、高所作業車100の車両110は前後方向に長いため、アウトリガ111の配置も前後間隔が広く左右間隔が狭い。そのため、転倒に対する安定性は前方および後方に比べて側方に弱くなる。すなわち、作業範囲は前方および後方に広く、側方に狭くなる。
作業範囲のうち、車両110の前方を前方性能、後方を後方性能、右側方を右側方性能、左側方を左側方性能と称する。また、前方性能および後方性能をまとめて前方／後方性能と称し、右側方性能と左側方性能とをまとめて側方性能と称する。

（作業範囲図）
つぎに、本発明の一実施形態に係る作業範囲図を説明する。
図１に示すように、本実施形態の作業範囲図は、前記の作業範囲を３次元空間座標で示した図である。３次元空間座標としては、作業半径、地上高、旋回角度を次元とする円柱座標でもよいし、車両110の前後方向の作業半径、左右方向の作業半径、地上高を次元とする３次元直行座標でもよいし、ブーム130の長さ、旋回角度、起伏角度を次元とする極座標でもよい。ここで、作業半径とは旋回台120の旋回中心からブーム130の先端までの水平方向の長さを意味し、地上高とは地上に対するブーム130の先端の高さを意味する。

本実施形態の作業範囲図は、前方／後方性能を濃いグレーで示し、側方性能を薄いグレーで示している。そのため、前方／後方性能と側方性能との区別が容易となっている。
なお、濃淡で区別する以外に、色彩やハッチングなどの表示形式を変えて区別してもよい。また、前方性能、後方性能、右側方性能および左側方性能を、それぞれ異なる表示形式で示して、区別できるようにしてもよい。

本実施形態の作業範囲図においても、アウトリガ111の張り出し幅や、バケット150への積載荷重、吊り上げ装置160の吊上荷重などの作業条件によって、示される作業範囲が異なることは言うまでもない。
また、３次元空間座標であり様々な角度に投影して描画することができるので、見やすい角度に投影した作業範囲図とすればよい。

なお、本実施形態のように作業範囲図に高所作業車100の形状を示してもよいし、示さなくてもよい。しかし、作業範囲図に高所作業車100の形状を示した方が、高所作業車100の形状と比較して作業範囲を理解できるので好ましい。

以上のように、本実施形態の作業範囲図は作業範囲が立体的に示されるので、作業範囲図を見慣れない作業者にとっても作業範囲を理解することが容易である。そのため、思い込みや勘違いによる作業計画のミスが生じにくく、手戻り作業の発生などを防止できる。
また、前方／後方性能と側方性能との区別ができるので、より作業範囲を理解することが容易となる。

なお、本実施形態の作業範囲図は、後述の作業範囲図表示装置で表示されるほか、パンフレットや仕様書などの紙媒体にも掲載できる。

（作業範囲図表示装置）
本発明の一実施形態に係る作業範囲図表示装置１は、前記の作業範囲図を表示する装置であり、タブレット端末やパーソナルコンピュータに後述の作業範囲図表示プログラムをインストールすることにより構成される。

図２に示すように、作業範囲図表示装置１のハードウエア構成は、タッチパネルやキーボード、マウスなどの入力手段１１、処理手段であるＣＰＵ１２、メモリなどの一次記憶装置１３、ハードディスクなどの主記憶装置１４、表示手段であるディスプレイ１５がバス１０に接続されている。主記憶装置１４には、オペレーティングシステム（ＯＳ）２１のほか、作業範囲図表示プログラム２２および作業範囲データ２３が記憶されている。

ＣＰＵ１２が作業範囲図表示プログラム２２を実行することにより、図３に示すように、作業条件入力手段３１、作業範囲演算手段３２、視野条件入力手段３３および視野変換手段３４が機能する。これらの手段３１〜３４が協働して、ディスプレイ１５に作業範囲図Ｃが表示される（図４参照）。
なお、図４はタブレット端末で作業範囲図表示装置１を構成した例を示す。

作業条件入力手段３１は、対象の高所作業車100のアウトリガ111の張り出し幅や、バケット150への積載荷重、吊り上げ装置160の吊上荷重などの作業条件が入力される手段である。
作業条件入力手段３１は、図４に示すように、ディスプレイ１５に各作業条件の入力欄を表示し、入力手段１１で作業条件を設定できるように構成される。図示の例では、アウトリガ張り出し幅は、右前、左前、右後、左後の４箇所のアウトリガ111についてそれぞれ別々に入力欄が設けられており、別々の値を設定できるように構成されているが、入力欄を１つとし、全てのアウトリガ111が共通の値に設定されるように構成してもよい。また、図示の例では、最大、中間、最小など、アウトリガ張り出し幅を段階的に設定できるように構成されているが、数値などにより無段階で設定できるように構成してもよい。さらに、アウトリガ張り出し幅の入力欄を設けず、またはそれに加えて、作業範囲図Ｃ中に表示された高所作業車のアウトリガを、タッチパネルのフリック操作やマウスのドラッグ操作で伸縮させることで、アウトリガ張り出し幅を設定できるように構成してもよい。
また、積載荷重および吊り上げ荷重も、数値などにより無段階で設定できるように構成してもよいし、段階的に設定できるように構成してもよい。

図３に示すように、作業範囲演算手段３２は、作業条件入力手段３１により入力された作業条件と、作業範囲データ２３をもとに、その作業条件における作業範囲を求める手段である。
作業範囲を求める方法としては種々の方法を採用できるが、例えば、作業範囲データ２３として各作業条件における作業範囲をそれぞれ記憶しておき、作業範囲演算手段３２は入力された作業条件に対応する作業範囲を呼び出すように構成すればよい。また、作業範囲データ２３として対象の高所作業車100の構成部材の形状や重量、強度などの情報を記憶しておき、作業範囲演算手段３２はそれらの情報をもとに入力された作業条件における作業範囲を算出するように構成してもよい。

視野条件入力手段３３は作業範囲図の視点の位置や視線の向きといった視野条件が入力される手段である。視野変換手段３４は作業範囲演算手段３２から作業範囲が入力され、その作業範囲を示す作業範囲図を視野条件入力手段３３により入力された視野条件に基づき視野変換する手段である。ここで、視野変換とは、３次元データを２次元のディスプレイなどに表示するために行われる処理の一つであり、視点の位置や視線の向きといった視野条件に合わせて、３次元データに平行移動や回転、拡大縮小などを施す変換である。

作業範囲図は３次元データであり、視野変換手段３４により視野変換が行われた後にディスプレイ１５に出力される。ディスプレイ１５は視野変換された作業範囲図Ｃを表示する。

視野条件入力手段３３としては種々の手段を採用できるが、ディスプレイ１５に表示された作業範囲図Ｃ上におけるタッチパネルの操作やマウスの操作から視野条件を取得するように構成すればよい。

例えば、図５に示すように、作業範囲図Ｃ上におけるタッチパネルのフリック操作やマウスのドラッグ操作で視点の位置および視線の向きを変化させ、新たな視野情報を基づき視野変換した作業範囲図Ｃを再描画すると、その操作により作業範囲図Ｃが回転するように表示させることができる。同様の操作で、車両110の正面から見た作業範囲図Ｃ（図６（ａ）参照）や、車両110の側面から見た作業範囲図Ｃ（図６（ｂ）参照）、車両110の真上から見た作業範囲図Ｃ（図７参照）を表示することもできる。
また、タッチパネルのピンチイン、ピンチアウト操作やマウスホイールの操作で視点の位置を視線の向きに沿って変化させることで、作業範囲図Ｃが拡大縮小するように表示させることができる。

このように、視野条件入力手段３３に新たな視野条件を入力すると、視野変換手段３４が新たな視野条件に基づき作業範囲図Ｃを視野変換するので、作業範囲図Ｃを回転、拡大縮小できる。そのため、作業範囲を様々な角度から確認できるので、作業範囲を理解することが容易となる。

また、作業範囲図表示装置１は、作業条件入力手段３１に新たな作業条件を入力すると、作業範囲演算手段３２が新たな作業条件における作業範囲を求めるので、作業条件に合わせて作業範囲図Ｃが変化する。そのため、作業計画の立案が容易となり、手戻り作業の発生などを防止できる。
例えば、図８に示すように、右前および右後のアウトリガ張り出し幅を最小とし、左前および左後のアウトリガ張り出し幅を最大に設定すると、アウトリガ異張り出し状態における作業範囲図Ｃが表示される。作業現場の環境によってはこのようなアウトリガ異張り出し状態で作業する必要があるため、作業現場における作業範囲図Ｃを確認することができ、作業計画の立案が容易となる。

以上のように、作業範囲Ｃが立体的に示されるので、作業範囲を理解することが容易である。そのため、思い込みや勘違いによる作業計画のミスが生じにくく、手戻り作業の発生などを防止できる。

１ 作業範囲図表示装置
１０ バス
１１ 入力手段
１２ ＣＰＵ
１３ 一次記憶装置
１４ 主記憶装置
１５ ディスプレイ
２１ ＯＳ
２２ 作業範囲図表示プログラム
２３ 作業範囲データ
３１ 作業条件入力手段
３２ 作業範囲演算手段
３３ 視野条件入力手段
３４ 視野変換手段

Claims (5)

1. ブームを備えた作業機械のブームが安全に移動できる作業範囲を示す図であって、
   前記作業範囲を３次元空間座標で示した
   ことを特徴とする作業範囲図。
2. 前記作業範囲における前方性能、後方性能、右側方性能および左側方性能の全部または一部を互いに異なる表示形式で示した
   ことを特徴とする請求項１記載の作業範囲図。
3. 請求項１または２記載の作業範囲図を表示する
   ことを特徴とする作業範囲図表示装置。
4. 前記作業機械の作業条件が入力される作業条件入力手段と、
   該作業条件入力手段により入力された作業条件における作業範囲を求める作業範囲演算手段と、
   該作業範囲演算手段により求められた作業範囲を示す前記作業範囲図を表示する表示手段と、を備える
   ことを特徴とする請求項３記載の作業範囲図表示装置。
5. 前記作業範囲図の視野条件が入力される視野条件入力手段と、
   該視野条件入力手段により入力された視野条件に基づき前記作業範囲図を視野変換する視野変換手段と、
   該視野変換手段により視野変換された作業範囲図を表示する表示手段と、を備える
   ことを特徴とする請求項３または４記載の作業範囲図表示装置。